WO2009000553A1 - Biogas plant - Google Patents

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WO2009000553A1
WO2009000553A1 PCT/EP2008/005298 EP2008005298W WO2009000553A1 WO 2009000553 A1 WO2009000553 A1 WO 2009000553A1 EP 2008005298 W EP2008005298 W EP 2008005298W WO 2009000553 A1 WO2009000553 A1 WO 2009000553A1
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fermenter
nutrient medium
mixing device
biogas plant
medium
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PCT/EP2008/005298
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Maximilian Hartmut Zerrer
Original Assignee
Asw Anlagenbau, Schlamm- Und Wasertechnik Gmbh
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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
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    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a biogas plant which has a fermenter into which a nutrient medium can be introduced via an inlet opening, through the fermentation of which biogas can be produced.
  • Such a biogas plant is known.
  • the nutrient medium contained in the fermenter is mixed.
  • the mixing of the nutrient medium is effected either by an agitator (stirred tank reactor) arranged in the reactor, or an air stream is introduced into a so-called airlift reactor, which ensures appropriate mixing of the nutrient medium in the reactor.
  • devices are required in the reactor, which provide either mechanical (agitator) or flow dynamics (airlift reactor) for a movement of the nutrient medium.
  • Such device but expensive in a disadvantageous way the manufacturing, operating and maintenance costs of a known biogas plant.
  • EP 1 574 581 A2 discloses a method and an apparatus for producing methane gas, in which a starting material containing CO 2 is fed to a main reactor in which microorganisms are present which produce methane gas from CO 2 and hydrogen.
  • the starting material containing CO 2 is fed by means of a compressor to two reactors in which a pre-purification process takes place, in which a sorbent medium is present in the reactors, which selectively binds CO 2 .
  • the feed of the CO 2 -containing starting material is stopped, so that a CO 2 -rich starting medium is obtained, which is fed by means of another compressor to the main reactor.
  • a continuous gas flow is supplied to this main reactor.
  • a hydrogen gas is supplied to the main reactor, and the microorganisms contained in the main reactor then generate methane from the CO 2 and the hydrogen gas.
  • DE 43 33 177 describes a process for the treatment of biodegradable substrates, in which one or more streams are fed to a conditioning stage and mixed there by means of a stirrer.
  • the conditioning stage is ventilated intermittently by means of a blower, whereby it can additionally be provided that the conditioning stage is heated via a hot water circuit.
  • an acidic environment and thermophilic temperatures of 40 ° to 55 ° are maintained to allow enzymatic hydrolysis of the biodegradable suspension.
  • the bio-waste suspension homogenized and sanitized in the conditioning stage is then fed to the digestion stage, which is used as a conventional methane reactor with or without mobilized biomass is operated.
  • a portion of the digested substrate is returned via a return line in the conditioning stage, so that a metered inoculation of the conditioning is done with an anaerobic bacterial flora, the methanizing bacteria are selectively suppressed by the intermittent ventilation by means of the blower and only the oxygen-tolerant bacteria remain.
  • the aeration and the homogenization in the conditioning stage are coordinated so that anaerobic and aerobic cycling of the microorganisms occurs both temporally and spatially.
  • DE 42 30 644 C2 relates to a process for the conversion of carbon dioxide in the flue gas by bacterial fermentation to methane as the final stage of the flue gas cleaning in coal power plants. It is provided that flue gas is mixed under moderate pressure with water or dissolved in water, a fermentable substrate is prepared by enrichment with nutrients and growth substances and hydrogen and vaccination with methane-forming bacteria, this mixture is homogenized and then continuously in a reactor fermented to methane and the resulting methane is removed.
  • a biogas plant of the type mentioned in such a way that in a simple manner a thorough mixing of the nutrient medium contained in the fermenter is achieved.
  • This object is achieved in that the fermenter is preceded by a mixing device in which the fermenter to be supplied nutrient medium and a gaseous medium are mixable, that the thus formed mixture of nutrient medium and gaseous medium is fed to the fermenter, said mixture due to its by the gas admixture caused low specific gravity in the nutrient medium in the fermenter rises and mixes it.
  • the inventive method provides that before feeding the nutrient medium into the fermenter, the nutrient medium is mixed in a mixing device with a gaseous medium, and that the thus formed, by the gas admixture a low specific gravity having mixture of nutrient medium and gaseous medium in the Fermenter nutrient medium rises and thereby this is mixed.
  • the measures according to the invention advantageously provide a biogas plant which is suitable both for the mephophilic and the thermophilic area and in which no devices arranged inside the fermenter for mixing the nutrient medium are no longer required.
  • the introduction of the thus mixed with the gaseous medium nutrient medium in the fermenter causes in an advantageous manner that a nutrient medium flow is formed in the fermenter, which causes a mixing of the nutrient medium therein. It is therefore no longer necessary to provide facilities such as a stirrer or air nozzles in the fermenter. This causes in an advantageous manner that in this way both the production costs of the fermenter and thus the biogas plant and their operating and maintenance costs are reduced.
  • An advantageous development of the invention provides that the gaseous medium used for mixing the nutrient medium obtained in the fermenter Biogas is. Such a measure has the advantage of a particularly cost-effective operation.
  • a further advantageous development of the invention provides that completely or partially fermented nutrient medium taken from the fermenter is passed to the mixing device, where it is mixed with the nutrient medium to be introduced into the fermenter and the gaseous medium and in turn fed into the fermenter.
  • Such a procedure has the advantage that a circulation operation of the fermenter is thereby made possible.
  • a further advantageous development of the invention provides that the filling quantity of the nutrient medium in the fermenter can be regulated.
  • the filling quantity control takes place by regulating the supply and / or the removal of the nutrient medium as a function of the pressure of the biogas produced in the fermenter. This procedure has the advantage that in this way the pressure of the biogas in the fermenter can be kept below a defined pressure value in a simple manner.
  • a further advantageous development of the invention provides that the pressure is kept below the atmospheric pressure. This has the advantage that in this way the fermenter can be constructed particularly simple.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a biogas plant
  • FIG. 1 shows a biogas plant, generally designated 1, which has a fermenter 2 to which the nutrient medium M to be fermented in the fermenter 2 can be fed via a feed line 3.
  • biogas B By fermenting the substrate-like culture medium biogas B is generated, which accumulates in a gas storage area 2a of the fermenter 2 and is discharged via a Gasabriostechnisch 4 from the fermenter 2 by valves 5a and 5b is opened or closed accordingly.
  • the biogas B discharged from the fermenter 2 is either - as here - fed via a gas line 4a to a consumer 6 or fed into an external gas line system.
  • Such a biogas plant 1 is known and therefore need not be explained further.
  • the biogas plant 1 described here is characterized in that the nutrient medium M to be supplied to the fermenter 2 is mixed with a gaseous medium G before it is fed.
  • This has the advantage that the introduced into the fermenter 2 mixture of nutrient medium M and gaseous medium G ensures a mixing of the nutrient medium M located in the fermenter 2 by a from an inlet port 3 'of the feed line 3 outgoing nutrient medium flow S is generated, due to its caused by the gas admixture lower specific gravity in the nutrient medium M located in the fermenter 2 and thus ensures the same mixing.
  • the mixing of the nutrient medium M to be introduced into the fermenter 2 with the gaseous medium G is achieved in that the inlet opening 3 'for the nutrient medium M is preceded by a mixing device 10 which supplies both the nutrient medium M and the gaseous medium G. and then these two components in the mixing device 10th be mixed together.
  • the mixture of nutrient medium M and gaseous medium G thus formed is then conducted via the feed line 3 from the mixing device 10 to the inlet opening 3 'of the fermenter 2.
  • the mixing device 10 has a first input 10a, via which the nutrient medium M of the mixing device 10 can be fed.
  • the substrate-like nutrient medium M in the case described here is primary sludge, which is supplied to the first input 10a of the mixing device 10 via a first feed pump 31.
  • the primary sludge is optionally still excess sludge, which optionally also contains a co-fermented, fed via a second feed pump 32, wherein the supply of primary sludge and / or secondary sludge via valves 33 a, 33 b can be regulated.
  • Shut-off valves 34a and 34b make it possible to control the supply of primary sludge to the first feed pump 31 or of excess sludge to the second coating pump 32.
  • the gaseous medium G is supplied to the mixing device 10 via a second input 10b. It is particularly advantageous if the gaseous medium G used for mixing the nutrient medium M does not originate - at least in part - from an external gas source, but rather that the biogas B obtained in the fermenter 2 is used for this purpose. For this purpose, it is provided in the exemplary embodiment described that the biogas B removed from the gas storage area 2 a of the fermenter 2 is supplied to the second input 10 b of the mixing device 10 by guiding a gas line 4 b provided with a valve 11 to the mixing device 10.
  • the gaseous medium G before being fed into the mixing device 10 is still compressed in a gas compressor 12 and fed via a gas pump 13 to the mixing device 10, so that the mixture formed in the mixing device 10 of nutrient medium M and gaseous medium G. a sufficiently high pressure in the fermenter 2 is fed.
  • a measure has the advantage that in this way from the Inlet opening 3 'of the fermenter 2 exiting mixture of nutrient medium M and gaseous medium G, which - as already mentioned - by this mixture has a lower specific gravity than the other located in the fermenter 2 nutrient medium M, rises by this pressurization to an even better extent and thereby ensuring even better mixing of the nutrient medium M present in the fermenter 2.
  • the gas compressor can - if necessary - be used without addition of the nutrient medium M for feeding the gaseous medium G.
  • the nutrient medium M, M 'present in the fermenter 2 can be homogenized.
  • a control valve 14 is arranged between the gas compressor 12 and the gas pump 13.
  • the fermenter 2 further has a plurality of withdrawal points 7a, 7b for a completely or partially fermented nutrient medium M ', ie in the described embodiment for a sludge obtained from a fed sewage sludge, so that the fermented nutrient medium M' then via one or more discharge lines 8a 8b can be removed from the fermenter 2 by opening corresponding valves 9a, 9b.
  • the fermented medium M ' is then removed via a withdrawal line 8c of the biogas plant 1 by actuating a valve 9c which opens and closes the withdrawal line 8c.
  • the mixing device 10 is not only the nutrient medium M - here: the sewage sludge - and the gaseous medium G - here: obtained by the fermentation of the nutrient medium M biogas B - is fed, but that in an advantageous manner is provided and that the mixing device 10 is also supplied from the fermenter 2 via a line 8d, fermented nutrient medium M 'is supplied via a third input 10c, mixed with the nutrient medium M and the gaseous medium G and then from the nutrient medium M. and / or the returned, completely or partially fermented nutrient medium M 'and the gaseous medium G composite mixture is in turn fed into the fermenter 2.
  • Such an approach has the advantage that this allows a circulation operation of the fermenter 2, by which an improved mixing in the fermenter 2 nutrient medium M, M 'can be achieved.
  • the procedure described makes it possible to dispense with a required in known systems, additional delivery unit.
  • the biogas B removed from the fermenter 2 - as already described - a consumer 6 designed here as a gas engine 6 'for recovery the heat required for the fermentation process is supplied.
  • the gas engine 6 ' is connected via a feed line 6a and a discharge line 6b to a heat exchanger 16, which transfers the heat generated by the gas engine 6' and transferred via the lines 6a, 6b to the heat exchanger 16 to the returned nutrient medium M 'and thus for an energy input into the fermenter 2 provides.
  • the biogas plant 1 supplied nutrient medium M, ie the primary sludge to heat in the aforementioned manner. It is also possible to dispense with the above-described manner of obtaining the process heat to accelerate the fermentation of the nutrient medium M and the fermenter 2 by means of an external source - for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
  • an external source for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
  • the feed line 3 connecting the mixing device 10 to the fermenter 2 is arranged in a manhole already present for the purpose of cleaning the empty fermenter 2, thereby providing a simple and inexpensive way of loading fermenter 2 is possible without expensive ments through the wall of the fermenter s 2 and / or additional connections are required.
  • the accumulation of the biogas B obtained by the fermentation of the nutrient medium M in the gas storage area 2 a of the fermenter 2 causes an overpressure to be built up as a result.
  • the known fermenter 2 usually approved by the authorities and regularly checked by experts.
  • the described biogas plant 1 now makes it possible to keep the pressure in the fermenter 2 below a certain pressure level, for example below the atmospheric pressure, by providing that by a corresponding regulation of the filling amount F by changing the supply of the nutrient medium M and / or the removal of the nutrient medium M 'of the pressure prevailing in the fermenter 2 total pressure is kept below a bar.
  • the pressure of the biogas B produced in the fermenter 2 is detected continuously, quasi-continuously or at certain discrete points in time by means of a gas pressure sensor 20 and the sensor signal generated by the gas pressure sensor 20 is fed to a control device 30.
  • the signal lines running to and from the control device 30 are not shown in FIG.
  • nutrient medium M is supplied to fermenter 2 in an increased degree and nutrient medium M 'is removed from fermenter 2 to a lesser extent, so that gas G is removed Available gas storage area 2a of the fermenter 2 is reduced and thereby the gas pressure is increased. It is also possible to feed the fermenter 2 already fermented nutrient medium M ', which was discharged via the line 8c, again via a line 8e in order to increase the short-term possible removal of gas without loss of pressure.

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Abstract

The invention relates to a biogas plant which comprises a fermenter (2) into which a nutrient medium (M) can be introduced via an inlet opening (3') which medium is fermented to produce biogas (B). The invention is characterized in that a mixer (10) is mounted upstream of the fermenter (2), the nutrient medium (M) to be supplied to the fermenter (2) and a gaseous medium (G) being miscible in said mixer. The mixture of the nutrient medium (M) and the gaseous medium (G) thereby formed is supplied to the fermenter (2). Said mixture has a low specific weight due to the gas admixed, it therefore rises in the nutrient medium present in the fermenter and thoroughly mixes the nutrient medium.

Description

Biogasanlage biogas plant
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Biogasanlage, die einen Fermenter aufweist, in den über eine Einlassöffnung ein Nährmedium einbringbar ist, durch dessen Fermentation Biogas erzeugbar ist.The invention relates to a biogas plant which has a fermenter into which a nutrient medium can be introduced via an inlet opening, through the fermentation of which biogas can be produced.
Eine derartige Biogasanlage ist bekannt. Zur Fermentation des Nährmediums ist es erforderlich, dass das im Fermenter befindliche Nährmedium durchmischt wird. Je nach dem eingesetzten Reaktortyp wird die Durchmischung des Nährmediums entweder durch ein im Reaktor angeordnetes Rührwerk (Rührkesselreaktor) bewirkt, oder es wird in einen so genannten Airliftreaktor ein Luftstrom eingebracht, der für eine entsprechende Durchmischung des im Reaktor befindlichen Nährmediums sorgt. In beiden Fällen sind also im Reaktor Einrichtungen erforderlich, die entweder mechanisch (Rührwerk) oder strömungsdynamisch (Airliftreaktor) für eine Bewegung des Nährmediums sorgen. Derartige Einrichtung verteuern aber in nachteiliger Art und Weise die Herstellungs-, Betriebs- und Wartungskosten einer bekannten Biogasanlage.Such a biogas plant is known. For fermentation of the nutrient medium, it is necessary that the nutrient medium contained in the fermenter is mixed. Depending on the type of reactor used, the mixing of the nutrient medium is effected either by an agitator (stirred tank reactor) arranged in the reactor, or an air stream is introduced into a so-called airlift reactor, which ensures appropriate mixing of the nutrient medium in the reactor. In both cases, therefore, devices are required in the reactor, which provide either mechanical (agitator) or flow dynamics (airlift reactor) for a movement of the nutrient medium. Such device but expensive in a disadvantageous way the manufacturing, operating and maintenance costs of a known biogas plant.
Aus der EP 1 574 581 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Methangas bekannt, bei dem ein CO2 enthaltendes Startmaterial einem Haupt-Reaktor zugeführt wird, in welchem Mikroorganismen vorhanden sind, die aus CO2 und Wasserstoff Methangas produzieren. Hierzu wird das CO2 enthaltende Startmaterial mittels eines Kompressors zwei Reaktoren zugeführt, in denen ein Vorreinigungsprozess stattfindet, indem in den Reaktoren ein Sorbtions- medium vorhanden ist, welches selektiv CO2 bindet. Wenn das Sorbtionsmedium mit CO2 gesättigt ist, wird die Zuführung des CO2 enthaltenden Startmaterials gestoppt, so dass ein CO2 reiches Startmedium erhalten wird, welches mittels eines weiteren Kompressors zu dem Haupt-Reaktor geführt wird. Hierdurch wird diesem Haupt-Reaktor ein kontinuierlicher Gasfluss zugeführt. Dem Haupt-Reaktor wird des weiteren ein Wasserstoffgas zugeführt und die im Haupt-Reaktor enthaltenen Mikroorganismen erzeugen dann aus dem CO2 und dem Wasserstoffgas Methan.EP 1 574 581 A2 discloses a method and an apparatus for producing methane gas, in which a starting material containing CO 2 is fed to a main reactor in which microorganisms are present which produce methane gas from CO 2 and hydrogen. For this purpose, the starting material containing CO 2 is fed by means of a compressor to two reactors in which a pre-purification process takes place, in which a sorbent medium is present in the reactors, which selectively binds CO 2 . When the sorbent medium is saturated with CO 2 , the feed of the CO 2 -containing starting material is stopped, so that a CO 2 -rich starting medium is obtained, which is fed by means of another compressor to the main reactor. As a result, a continuous gas flow is supplied to this main reactor. Further, a hydrogen gas is supplied to the main reactor, and the microorganisms contained in the main reactor then generate methane from the CO 2 and the hydrogen gas.
Die DE 43 33 177 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von biologisch abbaubaren Substraten, bei dem ein oder mehrere Stoffströme einer Konditionier- stufe zugeführt und dort mittels eines Rührers gemischt werden. Über ein Gebläse wird die Konditionierstufe intermittierend belüftet, wobei zusätzlich vorgesehen sein kann, dass die Konditionierstufe über einen Heißwasserkreislauf beheizt wird. In der Konditionierstufe werden ein saueres Milieu und thermophile Temperaturen von 40° bis 55° aufrechterhalten, um eine enzymatische Hydrolyse der Bioabfallsuspension zu ermöglichen. Die in der Konditionierstufe homogenisierte und hygienisierte Bioabfallsuspension wird anschließend der Faulstufe zugeführt, die als herkömmlicher Methanreaktor mit oder ohne im mobilisierter Biomasse betrieben wird. Hierbei ist vorgesehen, dass ein Teil des ausgefaulten Substrats über eine Rückführleitung in die Konditionierstufe zurückgeführt wird, damit ein dosiertes Animpfen der Konditionierstufe mit einer anaeroben Bakterienflora erfolgt, wobei die methanisierenden Bakterien durch die intermittierende Belüftung mittels des Gebläses gezielt unterdrückt werden und nur die sauerstofftoleranten Bakterien erhalten bleiben. Die Belüftung und die Homogenisierung in der Konditionierstufe werden so aufeinander abgestimmt, dass eine anaerobe und aerobe Wechselbeanspruchung der Mikroorganismen sowohl zeitlich als auch räumlich auftritt. Durch diese aerobe und anaerobe Wechselbeanspruchung der Mikroorganismen in Verbindung mit der dem jeweiligen Zustand in der Konditionierstufe angepassten Rückführung von ausgefaultem Substrat aus der nachfolgenden Faulstufe über die Rückführleitung als Impf- und Ausgleichsmasse wird es möglich, einen konventionellen Pufferbehälter als Konditionierstufe einzusetzen und diesen als Bioreaktor zu nutzen.DE 43 33 177 describes a process for the treatment of biodegradable substrates, in which one or more streams are fed to a conditioning stage and mixed there by means of a stirrer. The conditioning stage is ventilated intermittently by means of a blower, whereby it can additionally be provided that the conditioning stage is heated via a hot water circuit. In the conditioning stage, an acidic environment and thermophilic temperatures of 40 ° to 55 ° are maintained to allow enzymatic hydrolysis of the biodegradable suspension. The bio-waste suspension homogenized and sanitized in the conditioning stage is then fed to the digestion stage, which is used as a conventional methane reactor with or without mobilized biomass is operated. It is provided that a portion of the digested substrate is returned via a return line in the conditioning stage, so that a metered inoculation of the conditioning is done with an anaerobic bacterial flora, the methanizing bacteria are selectively suppressed by the intermittent ventilation by means of the blower and only the oxygen-tolerant bacteria remain. The aeration and the homogenization in the conditioning stage are coordinated so that anaerobic and aerobic cycling of the microorganisms occurs both temporally and spatially. By this aerobic and anaerobic cycling of microorganisms in conjunction with the respective state in the conditioning stage adapted recirculation of digested substrate from the subsequent digestion via the return line as vaccine and balancing mass, it is possible to use a conventional buffer tank as a conditioning and this as a bioreactor use.
Die DE 42 30 644 C2 betrifft ein Verfahren zur Umwandlung des Kohlendioxids im Rauchgas durch bakterielle Vergärung zu Methan als Endstufe der Rauchgasreinigung in Kohlekraftwerken. Hierbei ist vorgesehen, dass Rauchgas unter mäßigem Druck mit Wasser vermischt oder im Wasser gelöst wird, ein gärfähiges Substrat durch Anreicherung mit Nähr- und Wuchsstoffen und Wasserstoff hergestellt wird und die Impfung mit methanbildenden Bakterien erfolgt, wobei dieses Gemisch homogenisiert und anschließend in einem Reaktor kontinuierlich zu Methan vergoren und das entstandene Methan abgeführt wird.DE 42 30 644 C2 relates to a process for the conversion of carbon dioxide in the flue gas by bacterial fermentation to methane as the final stage of the flue gas cleaning in coal power plants. It is provided that flue gas is mixed under moderate pressure with water or dissolved in water, a fermentable substrate is prepared by enrichment with nutrients and growth substances and hydrogen and vaccination with methane-forming bacteria, this mixture is homogenized and then continuously in a reactor fermented to methane and the resulting methane is removed.
Bei all den vorgenannten Vorrichtungen und Verfahren ist nicht vorgesehen, dass eine Durchmischung des dem Fermenter zuzuführenden Nährmediums durchgeführt wird.In all the aforementioned devices and methods is not provided that a thorough mixing of the fermenter to be supplied nutrient medium is performed.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Biogasanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass in einfacher Art und Weise eine Durchmischung des im Fermenter befindlichen Nährmediums erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Fermenter eine Mischeinrichtung vorgeschaltet ist, in der das dem Fermenter zuzuführende Nährmedium und ein gasförmiges Medium vermischbar sind, dass das derart gebildete Gemisch aus Nährmedium und gasförmigem Medium dem Fermenter zugeführt ist, wobei dieses Gemisch aufgrund seines durch die Gasbeimischung bewirkten geringen spezifischen Gewichts in dem im Fermenter befindlichen Nährmedium aufsteigt und dieses durchmischt.It is an object of the present invention, a biogas plant of the type mentioned in such a way that in a simple manner a thorough mixing of the nutrient medium contained in the fermenter is achieved. This object is achieved in that the fermenter is preceded by a mixing device in which the fermenter to be supplied nutrient medium and a gaseous medium are mixable, that the thus formed mixture of nutrient medium and gaseous medium is fed to the fermenter, said mixture due to its by the gas admixture caused low specific gravity in the nutrient medium in the fermenter rises and mixes it.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass vor dem Zuführen des Nährmediums in den Fermenter das Nährmedium in einer Mischeinrichtung mit einem gasförmigen Medium gemischt wird, und dass das derart gebildete, durch die Gasbeimischung ein geringes spezifisches Gewicht aufweisende Gemisch aus Nährmedium und gasförmigem Medium in dem im Fermenter befindlichen Nährmedium aufsteigt und dadurch dieses durchmischt wird.The inventive method provides that before feeding the nutrient medium into the fermenter, the nutrient medium is mixed in a mixing device with a gaseous medium, and that the thus formed, by the gas admixture a low specific gravity having mixture of nutrient medium and gaseous medium in the Fermenter nutrient medium rises and thereby this is mixed.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine sowohl für den mezophilen als auch den thermophilen Bereich geeignete Biogasanlage geschaffen, bei der keine im Inneren des Fermenters angeordneten Einrichtungen zur Durchmischung des Nährmediums mehr erforderlich sind. Das Einbringen des derartig mit dem gasförmigen Medium vermischten Nährmediums in den Fermenter bewirkt in vorteilhafter Art und Weise, dass im Fermenter ein Nährmedium-Strom ausgebildet wird, welcher eine Durchmischung des darin befindlichen Nährmediums bewirkt. Es ist daher nicht mehr erforderlich, Einrichtungen wie ein Rührwerk oder Luftdüsen im Fermenter vorzusehen. Dies bewirkt in vorteilhafter Art und Weise, dass hierdurch sowohl die Herstellungskosten des Fermenters und somit der Biogasanlage als auch deren Betriebs- und Wartungskosten reduziert werden.The measures according to the invention advantageously provide a biogas plant which is suitable both for the mephophilic and the thermophilic area and in which no devices arranged inside the fermenter for mixing the nutrient medium are no longer required. The introduction of the thus mixed with the gaseous medium nutrient medium in the fermenter causes in an advantageous manner that a nutrient medium flow is formed in the fermenter, which causes a mixing of the nutrient medium therein. It is therefore no longer necessary to provide facilities such as a stirrer or air nozzles in the fermenter. This causes in an advantageous manner that in this way both the production costs of the fermenter and thus the biogas plant and their operating and maintenance costs are reduced.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das zur Vermischung des Nährmediums verwendete gasförmige Medium das im Fermenter gewonnene Biogas ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil einer besonders kostengünstigen Betriebsweise.An advantageous development of the invention provides that the gaseous medium used for mixing the nutrient medium obtained in the fermenter Biogas is. Such a measure has the advantage of a particularly cost-effective operation.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Fermenter entnommenes, ganz oder teilweise fermentiertes Nährmedium zur Mischeinrichtung geleitet, dort mit dem in den Fermenter einzubringenden Nährmedium und dem gasförmigen Medium vermischt und wiederum in den Fermenter eingespeist wird. Eine derartige Vorgehensweise besitzt den Vorteil, dass hierdurch ein Umwälzbetrieb des Fermenters ermöglicht wird.A further advantageous development of the invention provides that completely or partially fermented nutrient medium taken from the fermenter is passed to the mixing device, where it is mixed with the nutrient medium to be introduced into the fermenter and the gaseous medium and in turn fed into the fermenter. Such a procedure has the advantage that a circulation operation of the fermenter is thereby made possible.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Füllmenge des im Fermenter befindlichen Nährmediums regelbar ist. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass die Füllmengenregelung durch eine Regelung der Zufuhr und/oder der Abfuhr des Nährmediums in Abhängigkeit vom Druck des im Fermenter erzeugten Biogases erfolgt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass hierdurch in einfacher Art und Weise der Druck des im Fermenter befindlichen Biogases unterhalb eines definierten Druckwertes gehalten werden kann.A further advantageous development of the invention provides that the filling quantity of the nutrient medium in the fermenter can be regulated. Preferably, it is provided in this case that the filling quantity control takes place by regulating the supply and / or the removal of the nutrient medium as a function of the pressure of the biogas produced in the fermenter. This procedure has the advantage that in this way the pressure of the biogas in the fermenter can be kept below a defined pressure value in a simple manner.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Druck unterhalb des atmosphärischen Drucks gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch der Fermenter besonders einfach aufgebaut sein kann.A further advantageous development of the invention provides that the pressure is kept below the atmospheric pressure. This has the advantage that in this way the fermenter can be constructed particularly simple.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, dass im Folgenden anhand der einzigen Figur erläutert wird. Es zeigt:Further details and advantages of the invention can be taken from the exemplary embodiment, which will be explained below with reference to the single figure. It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Biogasanlage In Figur 1 ist nun eine allgemein mit 1 bezeichnete Biogasanlage dargestellt, die einen Fermenter 2 aufweist, dem über eine Zuführleitung 3 das im Fermenter 2 zu fermentierende Nährmedium M zuführbar ist. Durch die Fermentation des substratartigen Nährmediums wird Biogas B erzeugt, welches sich in einem Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 ansammelt und über eine Gasabführleitung 4 aus dem Fermenter 2 abführbar ist, indem Ventile 5a bzw. 5b entsprechend geöffnet bzw. geschlossen wird. Das aus dem Fermenter 2 abgeführte Biogas B wird entweder - wie hier - über eine Gasleitung 4a einem Verbraucher 6 zugeführt oder in ein externes Gasleitungssystem eingespeist. Eine derartige Biogasanlage 1 ist bekannt und muss daher nicht mehr weiter erläutert werden.Figure 1 is a schematic representation of a biogas plant FIG. 1 shows a biogas plant, generally designated 1, which has a fermenter 2 to which the nutrient medium M to be fermented in the fermenter 2 can be fed via a feed line 3. By fermenting the substrate-like culture medium biogas B is generated, which accumulates in a gas storage area 2a of the fermenter 2 and is discharged via a Gasabführleitung 4 from the fermenter 2 by valves 5a and 5b is opened or closed accordingly. The biogas B discharged from the fermenter 2 is either - as here - fed via a gas line 4a to a consumer 6 or fed into an external gas line system. Such a biogas plant 1 is known and therefore need not be explained further.
Die hier beschriebene Biogasanlage 1 zeichnet sich nun dadurch aus, dass das dem Fermenter 2 zuzuführende Nährmedium M vor dessen Einspeisung mit einem gasförmigen Medium G vermischt wird. Dies besitzt den Vorteil, dass das in den Fermenter 2 eingebrachte Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigem Medium G für eine Durchmischung des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M sorgt, indem ein von einer Einlassöffnung 3' der Zuführleitung 3 ausgehender Nährmedium-Strom S erzeugt wird, der aufgrund seines durch die Gasbeimischung bewirkten geringeren spezifischen Gewichts in dem im Fermenter 2 befindlichen Nährmedium M aufsteigt und derart für eine Durchmischung desselben sorgt. Bei der beschriebenen Biogasanlage 1 sind daher in vorteilhafter Art und Weise keine Einrichtungen wie zum Beispiel ein Rührwerk, Strömungsleitflächen oder Lufteinlassdüsen für einen separat eingebrachten Luftstrom mehr erforderlich. Hierdurch reduzieren sich in vorteilhafter Art und Weise die Herstel- lungs-, Betriebs- und Wartungskosten der Biogasanlage 1 beträchtlich.The biogas plant 1 described here is characterized in that the nutrient medium M to be supplied to the fermenter 2 is mixed with a gaseous medium G before it is fed. This has the advantage that the introduced into the fermenter 2 mixture of nutrient medium M and gaseous medium G ensures a mixing of the nutrient medium M located in the fermenter 2 by a from an inlet port 3 'of the feed line 3 outgoing nutrient medium flow S is generated, due to its caused by the gas admixture lower specific gravity in the nutrient medium M located in the fermenter 2 and thus ensures the same mixing. In the biogas plant 1 described, therefore, no devices such as, for example, an agitator, flow guide surfaces or air inlet nozzles for a separately introduced air flow are required in an advantageous manner. This advantageously reduces the production, operating and maintenance costs of the biogas plant 1 considerably.
Die Vermischung des in den Fermenter 2 einzubringenden Nährmediums M mit dem gasförmigen Medium G wird im hier beschriebenen Fall dadurch erreicht, dass der Einlassöffnung 3' für das Nährmedium M eine Mischeinrichtung 10 vorgeschaltet ist, der sowohl das Nährmedium M als auch das gasförmige Medium G zugeführt wird und diese beiden Komponenten dann in der Mischeinrichtung 10 miteinander vermischt werden. Das derart gebildete Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigem Medium G wird dann über die Zuführleitung 3 von der Mischeinrichtung 10 zu der Einlassöffnung 3' des Fermenters 2 geleitet.The mixing of the nutrient medium M to be introduced into the fermenter 2 with the gaseous medium G is achieved in that the inlet opening 3 'for the nutrient medium M is preceded by a mixing device 10 which supplies both the nutrient medium M and the gaseous medium G. and then these two components in the mixing device 10th be mixed together. The mixture of nutrient medium M and gaseous medium G thus formed is then conducted via the feed line 3 from the mixing device 10 to the inlet opening 3 'of the fermenter 2.
Hierzu ist vorgesehen, dass die Mischeinrichtung 10 einen ersten Eingang 10a besitzt, über den das Nährmedium M der Mischeinrichtung 10 zuführbar ist. Das substratartige Nährmedium M ist im hier beschriebenen Fall Primärschlamm, der über eine erste Beschickungspumpe 31 dem ersten Eingang 10a der Mischeinrichtung 10 zugeführt wird. Dem Primärschlamm wird optional noch Überschussschlamm, der gegebenenfalls noch ein Co-Ferment enthält, über eine zweite Beschickungspumpe 32 zugeführt, wobei die Zufuhr von Primärschlamm und/oder Sekundärschlamm über Ventile 33a, 33b regelbar ist. Absperrventile 34a und 34b erlauben es, die Zufuhr von Primärschlamm zur ersten Beschickungspumpe 31 bzw. von Überschussschlamm zur zweiten Beschichtungspumpe 32 zu regeln.For this purpose, it is provided that the mixing device 10 has a first input 10a, via which the nutrient medium M of the mixing device 10 can be fed. The substrate-like nutrient medium M in the case described here is primary sludge, which is supplied to the first input 10a of the mixing device 10 via a first feed pump 31. The primary sludge is optionally still excess sludge, which optionally also contains a co-fermented, fed via a second feed pump 32, wherein the supply of primary sludge and / or secondary sludge via valves 33 a, 33 b can be regulated. Shut-off valves 34a and 34b make it possible to control the supply of primary sludge to the first feed pump 31 or of excess sludge to the second coating pump 32.
Das gasförmige Medium G wird der Mischeinrichtung 10 über einen zweiten Eingang 10b zugeführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zur Vermischung des Nährmediums M verwendete gasförmige Medium G - zumindest teilweise - nicht von einer externen Gasquelle stammt, sondern dass hierzu das im Fermenter 2 gewonnene Biogas B verwendet wird. Zu diesem Zweck ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das aus dem Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 entnommene Biogas B dem zweiten Eingang 10b der Mischeinrichtung 10 zugeführt wird, indem eine mit einem Ventil 11 versehene Gasleitung 4b zu der Mischeinrichtung 10 geführt wird.The gaseous medium G is supplied to the mixing device 10 via a second input 10b. It is particularly advantageous if the gaseous medium G used for mixing the nutrient medium M does not originate - at least in part - from an external gas source, but rather that the biogas B obtained in the fermenter 2 is used for this purpose. For this purpose, it is provided in the exemplary embodiment described that the biogas B removed from the gas storage area 2 a of the fermenter 2 is supplied to the second input 10 b of the mixing device 10 by guiding a gas line 4 b provided with a valve 11 to the mixing device 10.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das gasförmige Medium G vor dem Einspeisen in die Mischeinrichtung 10 noch in einem Gasverdichter 12 verdichtet und über eine Gaspumpe 13 zur Mischeinrichtung 10 geführt wird, so dass das in der Mischeinrichtung 10 gebildete Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigen Medium G mit einem hinreichend großen Druck in den Fermenter 2 eingespeist wird. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass hierdurch das aus der Einlassöffnung 3' des Fermenters 2 austretende Gemisch aus Nährmedium M und gasförmigen Medium G, welches - wie bereits erwähnt - durch diese Mischung ein geringeres spezifisches Gewicht als das sonstige im Fermenter 2 befindliche Nährmedium M besitzt, durch diese Druckbeaufschlagung in einem noch besseren Maße aufsteigt und dadurch für eine noch bessere Durchmischung des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M sorgt.Preferably, it is provided that the gaseous medium G before being fed into the mixing device 10 is still compressed in a gas compressor 12 and fed via a gas pump 13 to the mixing device 10, so that the mixture formed in the mixing device 10 of nutrient medium M and gaseous medium G. a sufficiently high pressure in the fermenter 2 is fed. Such a measure has the advantage that in this way from the Inlet opening 3 'of the fermenter 2 exiting mixture of nutrient medium M and gaseous medium G, which - as already mentioned - by this mixture has a lower specific gravity than the other located in the fermenter 2 nutrient medium M, rises by this pressurization to an even better extent and thereby ensuring even better mixing of the nutrient medium M present in the fermenter 2.
Der Gasverdichter kann - falls erforderlich - ohne Zugabe des Nährmediums M zur Einspeisung des gasförmigen Mediums G verwendet werden. Hierdurch kann das im Fermenter 2 befindliche Nährmedium M, M' homogenisiert werden.The gas compressor can - if necessary - be used without addition of the nutrient medium M for feeding the gaseous medium G. As a result, the nutrient medium M, M 'present in the fermenter 2 can be homogenized.
Optional kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Gasverdichter 12 und der Gaspumpe 13 ein Regelventil 14 angeordnet ist.Optionally, it can be provided that a control valve 14 is arranged between the gas compressor 12 and the gas pump 13.
Der Fermenter 2 weist des weiteren mehrere Entnahmestellen 7a, 7b für ein ganz oder teilweise fermentiertes Nährmedium M', also beim beschriebenen Ausführungsbeispiel für einen aus einem eingespeisten Klärschlamm gewonnenen Faulschlamm, auf, so dass das fermentierte Nährmedium M' dann über eine oder mehrere Abfuhrleitungen 8a, 8b aus dem Fermenter 2 entnommen werden kann, indem entsprechende Ventile 9a, 9b geöffnet werden. Das fermentierte Medium M' wird dann über eine Entnahmeleitung 8c der Biogasanlage 1 entnommen, indem ein die Entnahmeleitung 8c öffnendes und sperrendes Ventil 9c betätigt wird.The fermenter 2 further has a plurality of withdrawal points 7a, 7b for a completely or partially fermented nutrient medium M ', ie in the described embodiment for a sludge obtained from a fed sewage sludge, so that the fermented nutrient medium M' then via one or more discharge lines 8a 8b can be removed from the fermenter 2 by opening corresponding valves 9a, 9b. The fermented medium M 'is then removed via a withdrawal line 8c of the biogas plant 1 by actuating a valve 9c which opens and closes the withdrawal line 8c.
In dem hier beschriebenen Fall ist vorgesehen, dass der Mischeinrichtung 10 nicht nur das Nährmedium M - hier: der Klärschlamm - und das gasförmige Medium G - hier: das durch die Fermentierung des Nährmediums M gewonnene Biogas B - zugeführt wird, sondern dass in vorteilhafter Art und Weise vorgesehen ist, dass der Mischeinrichtung 10 auch das aus dem Fermenter 2 über eine Leitung 8d entnommene, fermentierte Nährmedium M' über einen dritten Eingang 10c zugeführt wird, mit dem Nährmedium M und dem gasförmigen Medium G vermischt und dann das aus dem Nährmedium M und/oder dem rückgeführten, ganz oder teilweise fermentierten Nährmedium M' und dem gasförmigen Medium G zusammengesetzte Gemisch wiederum in den Fermenter 2 eingespeist wird. Eine derartige Vorgehensweise besitzt den Vorteil, dass hierdurch ein Umwälzbetrieb des Fermenters 2 ermöglicht wird, durch den eine verbesserte Durchmischung im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M, M' erzielbar ist. Die beschriebene Vorgehensweise erlaubt es, auf ein bei bekannten Anlagen erforderliches, zusätzliches Förderaggregat zu verzichten.In the case described here it is provided that the mixing device 10 is not only the nutrient medium M - here: the sewage sludge - and the gaseous medium G - here: obtained by the fermentation of the nutrient medium M biogas B - is fed, but that in an advantageous manner is provided and that the mixing device 10 is also supplied from the fermenter 2 via a line 8d, fermented nutrient medium M 'is supplied via a third input 10c, mixed with the nutrient medium M and the gaseous medium G and then from the nutrient medium M. and / or the returned, completely or partially fermented nutrient medium M 'and the gaseous medium G composite mixture is in turn fed into the fermenter 2. Such an approach has the advantage that this allows a circulation operation of the fermenter 2, by which an improved mixing in the fermenter 2 nutrient medium M, M 'can be achieved. The procedure described makes it possible to dispense with a required in known systems, additional delivery unit.
Um nun dem Fermenter 2 die für eine rasche Fermentation des zugeführten Nährmediums M benötigte Prozesswärme zuzuführen, ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das aus dem Fermenter 2 entnommene Biogas B - wie bereits beschrieben - einem hier als Gasmotor 6' ausgebildeten Verbraucher 6 zur Gewinnung der für den Fermentationsprozess benötigten Wärme zugeführt wird. Der Gasmotor 6' ist über eine Zuführleitung 6a und eine Abführleitung 6b mit einem Wärmetauscher 16 verbunden, welcher die vom Gasmotor 6' erzeugte und über die Leitungen 6a, 6b zum Wärmetauscher 16 übertragenen Wärme an das rückgeführte Nährmedium M' abgibt und derart für einen Energieeintrag in den Fermenter 2 sorgt. Es ist aber auch möglich, anstelle des rückgeführten Nährmediums M' das der Biogasanlage 1 zugeführte Nährmedium M, also den Primärschlamm, auf die vorgenannte Art und Weise zu erwärmen. Auch ist es möglich, auf die vorstehend beschriebene Art und Weise der Gewinnung der Prozesswärme zur Beschleunigung der Fermentation des Nährmediums M zu verzichten und den Fermenter 2 mittels einer externen Quelle - zum Beispiel elektrisch, geothermisch, durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen oder pflanzlichen oder thermischen Reststoffen, etc. - zu beheizen.In order to supply the fermenter 2 with the process heat required for a rapid fermentation of the nutrient medium M supplied, it is provided in the described embodiment that the biogas B removed from the fermenter 2 - as already described - a consumer 6 designed here as a gas engine 6 'for recovery the heat required for the fermentation process is supplied. The gas engine 6 'is connected via a feed line 6a and a discharge line 6b to a heat exchanger 16, which transfers the heat generated by the gas engine 6' and transferred via the lines 6a, 6b to the heat exchanger 16 to the returned nutrient medium M 'and thus for an energy input into the fermenter 2 provides. But it is also possible, instead of the recirculated nutrient medium M 'the biogas plant 1 supplied nutrient medium M, ie the primary sludge to heat in the aforementioned manner. It is also possible to dispense with the above-described manner of obtaining the process heat to accelerate the fermentation of the nutrient medium M and the fermenter 2 by means of an external source - for example, electrically, geothermally, by burning fossil fuels or vegetable or thermal residues , etc. - to heat.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass - wie in Figur 1 schematisch angedeutet - die die Mischeinrichtung 10 mit dem Fermenter 2 verbindende Zuführleitung 3 in einem zur Reinigung des leeren Fermenters 2 bereits vorhandenen Mannloch angeordnet ist, so dass hierdurch eine einfache und kostengünstige Art und Weise die Beschickung des Fermenters 2 möglich ist, ohne dass hierbei teure Durchfüh- rungen durch die Wand des Fermenter s 2 und/oder zusätzliche Anschlüsse erforderlich sind.It is preferably provided that - as schematically indicated in FIG. 1 - the feed line 3 connecting the mixing device 10 to the fermenter 2 is arranged in a manhole already present for the purpose of cleaning the empty fermenter 2, thereby providing a simple and inexpensive way of loading fermenter 2 is possible without expensive ments through the wall of the fermenter s 2 and / or additional connections are required.
Die Ansammlung des durch die Fermentation des Nährmediums M gewonnenen Biogases B im Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 bewirkt, dass hierdurch ein Überdruck aufgebaut wird. Dies hatte zur Folge, dass die bis jetzt verwendeten Fermenter 2 und somit die Biogasanlage 1 hinreichend drucksicher ausgeführt sein mussten, um den gesetzlichen Vorgaben, zum Beispiel der deutschen Druckbehälterverordnung, zu genügen. Darüber hinaus müssen die bekannten Fermenter 2 in der Regel behördlich genehmigt und regelmäßig durch Sachverständige geprüft werden. Die beschriebene Biogasanlage 1 erlaubt es nun, den Druck im Fermenter 2 unterhalb eines bestimmten Druckniveaus, zum Beispiel unterhalb des atmosphärischen Drucks zu halten, indem vorgesehen ist, dass durch eine entsprechende Regelung der Füllmenge F durch eine Änderung der Zufuhr des Nährmediums M und/oder der Abfuhr des Nährmediums M' der im Fermenter 2 herrschende Gesamtdruck unterhalb ein Bar gehalten wird. Hierzu wird mittels eines Gasdrucksensors 20 der Druck des im Fermenter 2 erzeugten Biogases B kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder zu gewissen diskreten Zeitpunkten erfasst und das vom Gasdrucksensor 20 erzeugte Sensorsignal einer Regeleinrichtung 30 zugeführt wird. Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 1 die zu der Regeleinrichtung 30 laufenden und von ihr abgehenden Signalleitungen nicht gezeigt.The accumulation of the biogas B obtained by the fermentation of the nutrient medium M in the gas storage area 2 a of the fermenter 2 causes an overpressure to be built up as a result. This had the consequence that the hitherto used fermenter 2 and thus the biogas plant 1 had to be designed sufficiently pressure-resistant to meet the legal requirements, for example, the German pressure vessel regulation. In addition, the known fermenter 2 usually approved by the authorities and regularly checked by experts. The described biogas plant 1 now makes it possible to keep the pressure in the fermenter 2 below a certain pressure level, for example below the atmospheric pressure, by providing that by a corresponding regulation of the filling amount F by changing the supply of the nutrient medium M and / or the removal of the nutrient medium M 'of the pressure prevailing in the fermenter 2 total pressure is kept below a bar. For this purpose, the pressure of the biogas B produced in the fermenter 2 is detected continuously, quasi-continuously or at certain discrete points in time by means of a gas pressure sensor 20 and the sensor signal generated by the gas pressure sensor 20 is fed to a control device 30. For the sake of clarity, the signal lines running to and from the control device 30 are not shown in FIG.
Ist nun der Druck des Biogases B in der Leitung 4 und somit im Fermenter 2 zu hoch, wird die Zufuhr des Nährmediums M reduziert und/oder es wird vermehrt das Nährmedium M' aus dem Fermenter 2 über die Leitungen 8a, 8b, 8c abgeführt. Hierdurch wird das Volumen des im Fermenter 2 befindlichen Nährmediums M1 M' reduziert und dadurch der dem erzeugten Biogas B zur Verfügung stehende Gasspeicherbereich 2a erhöht, was in einer Absenkung des Gasdrucks im Fermenter 2 resultiert. Ist der Gasdruck im Fermenter 2 - etwa infolge einer zu hohen Entnahme des Biogases B - zu gering, wird dem Fermenter 2 verstärkt Nährmedium M zugeführt und/oder im verringertem Maße Nährmedium M' aus dem Fermenter 2 entnommen, so dass der dem Gas G zur Verfügung stehende Gasspeicherbereich 2a des Fermenters 2 verringert und dadurch der Gasdruck erhöht wird. Es ist auch möglich, dem Fermenter 2 bereits fermentiertes Nährmedium M', welches über die Leitung 8c abgeführt wurde, wiederum über eine Leitung 8e zuzuführen, um die ohne Druckverlust mögliche Gasentnahmemenge kurzfristig zu erhöhen.If the pressure of biogas B in line 4 and thus in fermenter 2 is too high, the supply of nutrient medium M is reduced and / or the nutrient medium M 'is increasingly removed from fermenter 2 via lines 8a, 8b, 8c. As a result, the volume of the nutrient medium M 1 M 'located in the fermenter 2 is reduced, thereby increasing the gas storage area 2 a available to the biogas B produced, which results in a lowering of the gas pressure in the fermenter 2. If the gas pressure in the fermenter 2 is too low, for example as a result of excessively high removal of biogas B, nutrient medium M is supplied to fermenter 2 in an increased degree and nutrient medium M 'is removed from fermenter 2 to a lesser extent, so that gas G is removed Available gas storage area 2a of the fermenter 2 is reduced and thereby the gas pressure is increased. It is also possible to feed the fermenter 2 already fermented nutrient medium M ', which was discharged via the line 8c, again via a line 8e in order to increase the short-term possible removal of gas without loss of pressure.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebene Vorgehensweise eine verbesserte Durchmischung des Nährmediums M, M' im Fermenter 2 in einfacher Art und Weise erzielbar ist, wobei optional vorgesehen sein kann, dass durch eine entsprechende Regelung der Zufuhr und/oder der Abfuhr von Nährmedium M bzw. M' der im Fermenter 2 herrschende Gasdruck unter einem bestimmten Wert, vorzugsweise unter dem atmosphären Druck, gehalten werden kann. Die beschriebene Anlage zeichnet sich daher durch geringe Herstellungs-, Betriebs- und Wartungskosten aus und bedarf - wenn die letztgenannte Alternative realisiert wird - keiner behördlichen Genehmigung. In summary, it should be noted that by the described procedure an improved mixing of the nutrient medium M, M 'in the fermenter 2 in a simple manner can be achieved, which optionally can be provided that by an appropriate control of the supply and / or the removal of nutrient medium M or M 'of the pressure prevailing in the fermenter 2 gas pressure below a certain value, preferably below the atmospheric pressure, can be maintained. The plant described is therefore characterized by low manufacturing, operating and maintenance costs and requires - if the latter alternative is realized - no regulatory approval.

Claims

Patentansprüche claims
1. Biogasanlage, die einen Fermenter (2) aufweist, in den über eine Einlassöffnung (3') ein Nährmedium (M) einbringbar ist, durch dessen Fermentation Biogas (B) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fermenter (2) eine Mischeinrichtung (10) vorgeschaltet ist, in der das dem Fermenter (2) zuzuführende Nährmedium (M) und ein gasförmiges Medium (G) vermischbar sind, und dass das derart gebildete Gemisch aus Nährmedium (M) und gasförmigen Medium (G) dem Fermenter (2) zugeführt ist, wobei dieses Gemisch aufgrund seines durch die Gasbeimischung bewirkten geringen spezifischen Gewichts in dem im Fermenter befindlichen Nährmedium aufsteigt und dieses durchmischt.1. biogas plant, which has a fermenter (2) into which via an inlet port (3 ') a nutrient medium (M) can be introduced through the fermentation of biogas (B) can be generated, characterized in that the fermenter (2) has a mixing device (10) upstream, in which the fermenter (2) to be supplied nutrient medium (M) and a gaseous medium (G) are mixable, and that the thus formed mixture of nutrient medium (M) and gaseous medium (G) the fermenter (2 ), wherein this mixture rises due to its caused by the gas admixture low specific gravity in the nutrient medium contained in the fermenter and mixes it.
2. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10) einen ersten Eingang (10a) aufweist, über den der Mischeinrichtung (10) das Nährmedium (M) zugeführt ist.2. Biogas plant according to claim 1, characterized in that the mixing device (10) has a first input (10 a), via which the mixing device (10), the nutrient medium (M) is supplied.
3. Biogasanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10) einen zweiten Eingang (10b) aufweist, über den der Mischeinrichtung (10) das gasförmige Medium (G) zugeführt ist.3. Biogas plant according to claim 1, characterized in that the mixing device (10) has a second input (10b), via which the mixing device (10), the gaseous medium (G) is supplied.
4. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) eine Gasleitung (12) aufweist, durch die aus einem Gasspeicherbereich (2a) des Fermenters (2) entnommenes Biogas (B) dem zweiten Eingang (10b) der Mischeinrichtung (10) zuführbar ist.4. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the biogas plant (1) has a gas line (12) through which from a gas storage area (2a) of the fermenter (2) biogas removed (B) the second input (10b) of the Mixing device (10) can be fed.
5. Biogasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Eingang (10c) die Mischeinrichtung (10) ein Gasverdichter (12) und/oder eine Gaspumpe (13) vorgeschaltet ist. 5. biogas plant according to claim 3, characterized in that the second input (10c), the mixing device (10) is preceded by a gas compressor (12) and / or a gas pump (13).
6. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (10) einen dritten Eingang (10c) aufweist, über den ein dem Fermenter (2) entnommenes Nährmedium (M') der Mischeinrichtung (10) zuführbar ist.6. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing device (10) has a third input (10c) via which a fermenter (2) taken nutrient medium (M ') of the mixing device (10) can be fed.
7. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fermenter (2) eine oder mehrere Entnahmestellen (7a, 7b) für das im Fermenter (2) befindliche, ganz oder teilweise fermentierte Nährmedium (M') aufweist.7. biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the fermenter (2) one or more sampling points (7a, 7b) for the in the fermenter (2) located, wholly or partially fermented nutrient medium (M ').
8. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) einen Wärmetauscher (16) aufweist, durch den dem Nährmedium (M; M') die zur Fermentation erforderliche Prozesswärme zuführbar ist.8. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the biogas plant (1) has a heat exchanger (16) through which the nutrient medium (M; M ') the process heat required for fermentation can be supplied.
9. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biogasanlage (1) eine Regeleinrichtung (30) aufweist, durch welche die Füllmenge (F) des im Fermenter (2) befindlichen Nährmediums (M, M') regelbar ist.9. biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the biogas plant (1) has a control device (30) through which the filling quantity (F) of the in the fermenter (2) located nutrient medium (M, M ') is adjustable.
10. Biogasanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Füllmenge (F) durch eine Regelung der Zufuhr und/oder Abfuhr des Nährmediums (M, M') in Abhängigkeit vom Druck des im Fermenter (2) erzeugten Biogases (B) erfolgt.10. Biogas plant according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation of the filling quantity (F) by regulating the supply and / or removal of the nutrient medium (M, M ') in dependence on the pressure of the biogas produced in the fermenter (2) ( B).
11.Verfahren zur Fermentation eines Nährmediums (M) in einem Fermenter (2) einer Biogasanlage (1), dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zuführend des Nährmediums (M) in den Fermenter (2) das Nährmedium in einer Mischeinrichtung (10) mit einem gasförmigen Medium (G) gemischt wird und das derart gebildete Stoff/Gas-Gemisch in den Fermenter (2) eingebracht wird, und dass das derart gebildete, durch die Gasbeimischung ein geringes spezifisches Gewicht aufweisende Gemisch aus Nährmedium und gasförmigem Medium (2) in dem im Fermenter befindlichen Nährmedium (M) aufsteigt und dadurch dieses durchgemischt wird.11.Verfahren for fermentation of a nutrient medium (M) in a fermenter (2) of a biogas plant (1), characterized in that before the feeding of the nutrient medium (M) in the fermenter (2) the nutrient medium in a mixing device (10) with a gaseous medium (G) is mixed and the thus formed material / gas mixture is introduced into the fermenter (2), and that thus formed by the gas admixing a low specific weight having mixture of nutrient medium and gaseous medium (2) in the nutrient medium (M) located in the fermenter and thus this is mixed.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (G) der Mischeinrichtung (10) unter Druck zugeführt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the gaseous medium (G) of the mixing device (10) is supplied under pressure.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiges Medium (G) das im Fermenter (2) erzeugte Biogas (B) verwendet wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the gaseous medium (G) in the fermenter (2) biogas produced (B) is used.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischeinrichtung (10) aus dem Fermenter (2) entnommenes Nährmedium (M') zugeführt wird. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the mixing device (10) from the fermenter (2) taken nutrient medium (M ') is supplied.
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